KR20090081637A - Semiconductor device and method for forming bit line of semiconductor device - Google Patents

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신종한
박형순
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Abstract

A semiconductor device and a method for forming a bit line are provided to minimize interference between bit lines by securing capacitance of a low bit line through void-fill. A semiconductor device includes a plurality of bit lines, an interlayer insulating layer, a void(160), and a barrier layer(130). The plurality of bit lines are arranged on the semiconductor substrate with a lower structure. The interlayer insulating layer buries and insulates the space between the bit lines. A void is formed in the interlayer insulating layer between the bit lines. A barrier layer surrounds the side and the lower part of the bit line.

Description

반도체 소자 및 반도체 소자의 비트 라인 형성방법{Semiconductor device and method for forming bit line of semiconductor device}Semiconductor device and method for forming bit line of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 비트라인 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a bit line of a semiconductor device.

60nm 이하 플래시 디바이스(Device)에서는 기존에 다마신(Damascence) 공정을 이용하여 비트 라인 및 금속 라인을 형성한 후, 금속간절연막(Intermetal Dielectric; IMD)을 형성하는 방법으로 소자를 제작하고 있다. 이때 금속 라인 사이의 간격이 좁아짐에 따라 금속 라인 간의 간섭(Interference) 현상이 증가하여 각 비트 라인 간의 신호 왜곡이나 동작 속도의 차이를 유발하여 입력 신호의 산포를 일으키게 된다. 이러한 산포는 비정상적인 신호를 내보내거나 또는 다중 레벨셀(Multi Level Cell; MLC)에서 두 신호 간의 간섭을 일으켜 셀이 정확한 동작을 할 수 없게 만든다. 따라서 이러한 금속 라인 간의 간섭 현상을 최소화하기 위하여 금속간절연막으로 저유전(Low-k) 물질을 적용하거나 또는 보이드(Void)를 이용하여 금속 라인 사이를 채우려는 시도가 진행되고 있다. 저유전 물질은 기존의 실리콘 바탕의 절연체 물질보다 상호 연결된 레이어 내에서 캐패시터 및 전파 지연을 효과적으로 줄일 수 있으며, 전체적인 칩 성능을 증가시키고 전력소모를 줄일 수 있다. 하지만 저유전 물질을 적용할 경우 충분한 강도를 유지하는 절연막을 형성하기 어렵고 절연막 사이 또는 장벽 금속막 간의 접착강도가 너무 낮아 쉽게 탈착되는 문제점이 있다.  In the 60 nm or less flash device, a device is manufactured by forming a bit line and a metal line using a damascene process and then forming an intermetal dielectric (IMD). At this time, as the interval between the metal lines is narrowed, the interference phenomenon between the metal lines increases, causing signal distortion or difference in operating speed between each bit line, thereby causing distribution of the input signal. Such scattering can cause abnormal signals or interference between two signals in a multi-level cell (MLC), making the cell unable to operate correctly. Therefore, in order to minimize such interference between metal lines, attempts are being made to apply a low-k material as an intermetallic insulating film or to fill between metal lines by using voids. Low-k materials can effectively reduce capacitor and propagation delays in interconnected layers, compared to traditional silicon-based insulator materials, increasing overall chip performance and reducing power consumption. However, when the low dielectric material is applied, it is difficult to form an insulating film that maintains sufficient strength, and the adhesive strength between the insulating films or the barrier metal film is too low to be easily detached.

보이드를 이용하여 금속 라인 사이를 채우는 방식은 반응이온식각(Reactive Ion Etch; RIE) 공정을 적용하는 방법으로, 금속 라인을 패터닝 한 후 보이드 갭필 공정이 적용되기 때문에 식각된 금속 라인의 상태에 따라서 균일한 보이드 갭필(Gap-Fill)이 어렵다.Filling between metal lines using voids is a method of applying a reactive ion etching (RIE) process, which is uniform depending on the state of the etched metal lines because the void gap fill process is applied after patterning the metal lines. One void gap fill is difficult.

또한 반응이온식각(RIE) 공정은 금속 라인을 식각하기 때문에 균일한 라인의 저항을 구현하기 힘들고, 금속 라인이 높으면 높을수록 금속입자에 의한 영향으로 일정한 금속 라인을 형성하는 것도 쉽지 않다. 반응이온식각(RIE) 공정은 금속입자를 따라 식각되어 금속 상부에 있는 입자모양 형태 그대로 존재하게 되고 금속 입자에 의해서 발생하는 입자의 단차 때문에 각각의 라인이 다른 면저항(Rs)를 갖게된다. 그리고 구리(Cu) 금속을 적용할 경우에는 물질 특성상 식각 공정 자체가 거의 불가능하다. 또한 다마신(Damascence) 공정의 경우에는 트렌치를 형성하기 위한 충분한 기계적 강도를 가지는 저유전 물질이 존재하지 않는 문제점도 있다. In addition, since the reaction ion etching (RIE) process etches the metal line, it is difficult to realize uniform line resistance, and the higher the metal line, the more difficult it is to form a constant metal line due to the influence of metal particles. The reactive ion etching (RIE) process is etched along the metal particles so that they exist in the shape of particles on top of the metal and each line has a different sheet resistance (Rs) due to the step difference caused by the metal particles. And when the copper (Cu) metal is applied, the etching process itself is almost impossible due to the material properties. In the case of the damascene process, there is a problem in that there is no low dielectric material having sufficient mechanical strength to form a trench.

그러므로 60nm 이하의 플래시 공정에서 디바이스의 구동을 위한 충분한 면저항(Sheet Resistance; Rs) 확보를 위해서는 금속 라인의 면적을 증가시켜야 하고 이를 위해서 비트 라인을 높이는 상향 조절이 필요하다. 그러기 위해서는 금속 라 인간의 간섭현상이 적은 새로운 물질을 선정하여 금속 라인을 높이고 반도체 공정을 개선하여야 한다.Therefore, in order to secure sufficient sheet resistance (RS) for driving a device in a flash process of 60 nm or less, the area of the metal line needs to be increased, and the bit line needs to be adjusted upward to increase the area. In order to do this, new materials with less interference with humans should be selected to increase metal lines and improve semiconductor processes.

본 발명은, 하부 구조가 형성된 반도체 기판 상에 배열된 복수개의 비트라인들; 상기 비트 라인 사이를 매립하여 절연시키는 층간절연막; 및 상기 비트 라인 사이의 층간절연막에 형성된 보이드를 포함하는 반도체 소자이다. The present invention provides a semiconductor device comprising: a plurality of bit lines arranged on a semiconductor substrate on which a lower structure is formed; An interlayer insulating film that fills and insulates the bit lines; And a void formed in the interlayer insulating film between the bit lines.

상기 비트 라인의 측면 및 하부를 감싸는 장벽층을 더 포함할 수 있다.The semiconductor device may further include a barrier layer surrounding side and bottom portions of the bit line.

본 발명은, 반도체기판 상에 형성된 제1 절연막 상부에 희생막을 형성하는 단계; 상기 희생막 및 제1 절연막을 패터닝하여 비트 라인이 형성될 영역에 개구부를 형성하는 단계; 상기 개구부를 비트 라인용 도전막으로 채우는 단계; 상기 희생막을 제거하는 단계; 및 상기 도전막 사이를 채우도록 제2 절연막을 형성하되, 상기 도전막 사이에 보이드가 형성되도록 하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법을 제공한다.The present invention includes forming a sacrificial film on the first insulating film formed on the semiconductor substrate; Patterning the sacrificial layer and the first insulating layer to form openings in regions where bit lines are to be formed; Filling the openings with a conductive film for bit lines; Removing the sacrificial layer; And forming a second insulating layer to fill the gap between the conductive layers, wherein a void is formed between the conductive layers.

상기 희생막은 비정질 탄소막 또는 SOD막으로, 500Å 내지 1500Å의 두께로 형성할 수 있다.The sacrificial film is an amorphous carbon film or SOD film, and may be formed to a thickness of 500 kV to 1500 kV.

상기 비트 라인이 형성될 영역에 개구부를 형성하는 단계는 상기 절연막을 식각정지막으로 이용하여 2단계 공정 식각을 수행할 수 있다.In the forming of the opening in the region where the bit line is to be formed, a two-step process may be performed using the insulating layer as an etch stop layer.

상기 개구부의 슬롭은 80˚ 내지 90˚으로 형성할 수 있다.Slop of the opening may be formed to 80 to 90 degrees.

상기 개구부를 도전막으로 채우는 단계 전에, 상기 트렌치 내벽에 장벽층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a barrier layer on the inner wall of the trench before filling the opening with the conductive layer.

상기 도전막은 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)으로 형성하고 상기 장벽층은 Ti, Ti/TiN, Ti/TiN/Ti, Ta/TaN, Ta/TaN/Ta, Ti/TiSiN, Ti/TiSiN/Ti로 이루어진 그 룹 중에서 어느 하나로 형성할 수 있다.The conductive film is formed of tungsten (W) or aluminum (Al) and the barrier layer is Ti, Ti / TiN, Ti / TiN / Ti, Ta / TaN, Ta / TaN / Ta, Ti / TiSiN, Ti / TiSiN / Ti It may be formed of any one of the group consisting of.

상기 도전막은 구리로 형성하고 상기 장벽층은 Ta/TaN, Ta/TaN/Ta, Ru로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 형성할 수 있다.The conductive layer may be formed of copper, and the barrier layer may be formed of any one group consisting of Ta / TaN, Ta / TaN / Ta, and Ru.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 비트 라인 형성방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.1 to 3 are diagrams for explaining a method of forming a bit line of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 소정의 공정이 완료된 반도체기판(미도시) 상에, 제1 절연막(100), 제2 절연막(110) 및 희생막(120)을 차례로 형성한다. 다음 희생막(120)에 선택적인 패터닝을 실시한 후, 비트 라인이 형성될 영역에 개구부를 형성하기 위하여 희생막을 식각마스크로 사용하여 제2 절연막(110)을 일정 깊이로 식각한다.Referring to FIG. 1, a first insulating film 100, a second insulating film 110, and a sacrificial film 120 are sequentially formed on a semiconductor substrate (not shown) where a predetermined process is completed. Next, after selectively patterning the sacrificial layer 120, the second insulating layer 110 is etched to a predetermined depth using the sacrificial layer as an etching mask to form an opening in a region where the bit line is to be formed.

제2 절연막(110)은 실리콘 계열의 산화막으로 형성한다. 실리콘 계열의 산화막은 예를 들면, TEOS, HDP, USG, Si3N4 또는 SiON 등이 있으며, 이들 중 어느 하나로 형성이 가능하고, 두께는 1000Å 내지 2500Å으로 한다. 또한 제2 절연막(110)은 희생막(120)을 패터닝할 때 오버식각이 되지 않도록 식각정지막의 역할을 하고, 이로 인해 일정 높이의 비트 라인을 확보할 수 있으며 비트 라인간의 간섭 현상을 최소화할 수 있다. The second insulating layer 110 is formed of a silicon-based oxide film. Silicon-based oxide film is, for example, TEOS, HDP, USG, Si 3 N 4 Or SiON, which can be formed by any one of them, and has a thickness of 1000 kPa to 2500 kPa. In addition, the second insulating layer 110 serves as an etch stop layer so as not to be over-etched when patterning the sacrificial layer 120, thereby securing a bit line of a certain height and minimizing interference between bit lines. have.

희생막(120)은 제2 절연막(110)과의 식각 선택비가 뛰어난 비정질 탄소막(Amorphous carbon) 또는 SOD막(Spin On Dielectric)으로 형성할 수 있다. 비정질 탄소막은 프로필렌(Propylene) 소스를 이용하여 플라즈마화학기상증착(PECVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이때의 공정온도는 400℃ 이하의 저온 또는 400℃ 내지 500℃의 고온에서 수행하며 두께는 500Å 내지 1500Å 정도로 한다. 비정질 탄소막은 포토레지스트막과 같이 에싱(Ashing)을 통하여 완전히 제거되기 때문에 비트 라인의 특성에 영향을 미치지 않는다. 그리고 디바이스 내에 탄소(Carbon) 성분이 존재한다 하더라도 부도체로 존재하기 때문에 비트 라인의 브릿지(Bridge)와 같은 디바이스의 열화를 일으키지 않는 장점이 있다.The sacrificial layer 120 may be formed of an amorphous carbon film or an SOD film having an excellent etching selectivity with respect to the second insulating film 110. An amorphous carbon film is formed using a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method using a propylene source. At this time, the process temperature is performed at a low temperature of 400 ° C. or lower or a high temperature of 400 ° C. to 500 ° C., and has a thickness of about 500 kV to 1500 kPa. Since the amorphous carbon film is completely removed through ashing like the photoresist film, it does not affect the characteristics of the bit line. In addition, even if a carbon component is present in the device, since it exists as an insulator, the device does not cause deterioration of a device such as a bridge of a bit line.

개구부 형성하기 위한 패터닝 공정에서, 개구부의 깊이를 일정하게 유지하기 위하여 두 단계로 공정을 수행하고 1500Å 내지 2000Å의 깊이로 식각한다. 그리고, 개구부의 슬롭(slope)은 금속층의 필링 공정에 유리하도록 조절이 가능하다. 트렌치의 슬롭은 후속 보이드 필 공정에서 보이드 형태와 크기에 영향을 미치기 때문에 슬롭을 적절히 조절하여 식각 공정을 수행하여야 하며, 적당한 슬롭은 80˚ 내지 90˚ 정도이다.In the patterning process for forming the openings, the process is performed in two steps and etched to a depth of 1500 kPa to 2000 kPa in order to keep the depth of the opening constant. And the slope of the opening can be adjusted to favor the peeling process of the metal layer. Since the trench slope affects the shape and size of the void in the subsequent void fill process, the etching process should be performed by appropriately adjusting the slope, and the appropriate slope is about 80 ° to 90 °.

도 2를 참조하면, 개구부가 형성된 결과물 상에 장벽층(130) 및 비트 라인용 도전막(140)을 형성한 후, 비트 라인용 도전막에 대해 평탄화 공정으로, 예를 들면 화학기계적연마(CMP)를 실시하여 트렌치에 매립된 비트 라인을 형성한다.Referring to FIG. 2, after the barrier layer 130 and the bit line conductive film 140 are formed on the resultant, the planarization process is performed on the bit line conductive film, for example, chemical mechanical polishing (CMP). ) To form a bit line embedded in the trench.

장벽층(130)은 확산 방지나 금속막의 접촉력 향상 및 컨택 물질 간의 오 믹(Ohmic) 컨택 형성을 위하여 형성하며, 장벽층(130)은 화학기상증착(CVD) 또는 물리적증착(PVD) 방식으로 형성할 수 있으며, 스텝 커버리지를 고려하여 사이드(side) 방향으로 최종 두께가 80Å 이하가 되도록 한다. The barrier layer 130 is formed to prevent diffusion, to improve the contact force of the metal film, and to form ohmic contacts between the contact materials, and the barrier layer 130 is formed by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). In consideration of the step coverage, the final thickness may be 80 Å or less in the side direction.

비트 라인용 도전막(140)으로 텅스텐(W)이나 알루미늄(Al)을 사용할 경우, 금속 라인의 시딩(Seeding) 또는 좁은 지역의 갭필(Gap-fill)은 화학기상증착(CVD) 방법으로 수행할 수 있고 넓은 지역은 물리적증착(PVD) 방식으로 수행이 가능하여 비트 라인의 면저항(Rs)를 낮출 수 있는 효과가 있다. 그러므로 화학기상증착 방법으로 50Å 내지 300Å의 두께로 시딩을 형성한 다음 물리적증착 방법으로 1000Å 내지 5000Å의 두께로 형성하여 개구부를 매립할 수 있다. 이때의 장벽층(130)은 Ti, Ti/TiN, Ti/TiN/Ti, Ta/TaN, Ta/TaN/Ta, Ti/TiSiN, Ti/TiSiN/Ti로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 형성할 수 있다. When tungsten (W) or aluminum (Al) is used as the conductive film 140 for the bit line, seeding of a metal line or gap-filling of a narrow region may be performed by chemical vapor deposition (CVD). The large area can be performed by physical vapor deposition (PVD) method, which has the effect of lowering the sheet resistance (Rs) of the bit line. Therefore, the opening may be filled by forming a seeding with a thickness of 50 kPa to 300 kPa by chemical vapor deposition and then forming a thickness of 1000 kPa to 5000 kPa by physical vapor deposition. In this case, the barrier layer 130 may be formed of any one group consisting of Ti, Ti / TiN, Ti / TiN / Ti, Ta / TaN, Ta / TaN / Ta, Ti / TiSiN, and Ti / TiSiN / Ti.

비트 라인용 도전막으로 구리(Cu)를 사용할 경우, 이온 플레이팅(Plating) 방식으로 형성할 수 있고, 이 경우 장벽층(130)은 Ta/TaN, Ta/TaN/Ta, Ru로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 형성할 수 있다.When copper (Cu) is used as the conductive film for the bit line, it may be formed by an ion plating method, and in this case, the barrier layer 130 may be formed from a group consisting of Ta / TaN, Ta / TaN / Ta, and Ru. It can be formed by either.

도 3을 참조하면, 산소 플라즈마(O2 plasma) 처리 또는 황산용액(H2SO4)을 이용한 습식식각 공정을 실시하여 희생막(120)을 제거한 후, 화학기상증착 방법으로 금속간절연막(150)을 형성하여 각각의 비트 라인용 도전막(140) 사이를 매립하는 갭필(Gap-fill) 공정을 수행한다. 그러면 갭필 공정을 수행하는 과정에서 비트 라인용 도전막(140) 사이에 일정크기의 보이드(160)가 형성된다. 이때 화학기상증 착(CVD) 방법으로 금속간절연막(150)을 형성하게 되면 탑(Top) 부분과 사이드(Side) 부분의 증착 속도의 차이에 의해 오버행(Overhang)이 발생하여 보이드 필(Void fill) 공정에는 더욱 유리해진다. 그리고 형성되는 보이드의 형태는 트렌치 형성시의 슬롭에 의하여 결정되며, 화학기상증착에 의한 산화막에서 오버행이 최대한 발생할 수 있도록 증착속도를 최대한으로 높게 유지시키는 것이 바람직하다.Referring to Figure 3, oxygen plasma (O 2 plasma) process or a sulfuric acid solution (H 2 SO 4) by carrying out a wet etching process after removing the sacrificial film 120, a chemical vapor deposition method intermetallic insulating film (150 Using ) Is formed to perform a gap-fill process to fill the conductive film 140 for each bit line. Then, a void 160 having a predetermined size is formed between the bit lines conductive layer 140 in the gap fill process. In this case, when the intermetallic insulating layer 150 is formed by chemical vapor deposition (CVD), an overhang occurs due to a difference in deposition rates between the top part and the side part, thereby causing void fill. ) Process is more advantageous. And the shape of the voids formed is determined by the slop during the trench formation, it is preferable to maintain the deposition rate as high as possible so that the overhang occurs in the oxide film by chemical vapor deposition to the maximum.

상기 금속간절연막(150)은 화학기상증착 방법을 이용하여 2000Å 내지 5000Å의 두께로 형성한다. 이때 사용되는 산화막은 TEOS, USG 등이나 또는 더욱더 유전상수를 낮출 수 있는 SiON 계열등의 저유전 물질을 적용할 수 있다.The intermetallic insulating film 150 is formed to a thickness of 2000 kPa to 5000 kPa using a chemical vapor deposition method. In this case, a low dielectric material such as TEOS, USG, or SiON series, which can lower the dielectric constant, may be used.

이와 같이 비트 라인용 도전막(140) 사이를 분리하기 위하여 보이드 필 공정을 적용함으로써, 비트 라인의 정전용량을 낮출 수 있으며, 비트 라인의 저항을 줄일 수 있는 장점이 있다. As such, by applying a void fill process to separate the conductive layer 140 for the bit line, the capacitance of the bit line can be lowered and the resistance of the bit line can be reduced.

보이드(160)는 정전용량을 낮추는데 중요한 역할을 한다. 그 이유는 비트 라인과 비트 라인 사이의 정전용량은 비트 라인 사이의 절연 물질의 유전 상수와, 비트 라인과 절연막의 접촉 면적에 비례하고 두께에 반비례한다. 그러므로 비트 라인 사이를 갭필하는 물질이 저유전 상수(2∼4.5) 물질이더라도 보이드가 가지는 유전 상수인 1보다 크기 때문에, 보이드(160)를 형성하는 것이 비트 라인의 정전용량을 더욱 낮출 수 있는 방법이다. 그러나 보이드가 일정하지 않으면 각각의 비트 라인 사이의 정전용량 값이 달라지고 비트 라인 간의 간섭 효과가 서로 달라지므로 일정한 크기의 보이드(160)를 형성하는 것이 무엇보다 중요하다. Void 160 plays an important role in lowering the capacitance. The reason is that the capacitance between the bit line and the bit line is proportional and inversely proportional to the dielectric constant of the insulating material between the bit line and the contact area between the bit line and the insulating film. Therefore, even if the material gap-filling between the bit lines is larger than the dielectric constant 1 of the void even if the material is a low dielectric constant (2 to 4.5), the formation of the void 160 is a method that can further lower the capacitance of the bit line . However, if the void is not constant, it is important to form the void 160 having a constant size because the capacitance value between each bit line is different and the interference effect between the bit lines is different from each other.

다마신 공정을 이용하여 비트 라인을 형성할 경우, 반응이온식각(RIE)에 비해서 비트 라인 정전용량이 증가하는 경향이 있다. 이를 해결하는 방법으로 희생막을 이용한 산소 플라즈마 처리 또는 습식 공정을 수행함으로써 라인 브릿지에 안정적인 금속 라인의 구현이 가능하다. 특히 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같이 반응이온식각 공정을 60nm 이하에서 적용하기 어려운 경우에는 더욱 유용한 방법이다.When the bit line is formed using the damascene process, the bit line capacitance tends to increase as compared with reactive ion etching (RIE). As a method of solving this problem, a stable metal line may be implemented in the line bridge by performing an oxygen plasma treatment or a wet process using a sacrificial film. In particular, it is more useful when the reaction ion etching process such as aluminum (Al) or copper (Cu) is difficult to apply at 60 nm or less.

본 발명은, 플래시 메모리의 비트 라인의 형성에 있어 트렌치 산화막과의 선택비가 뛰어난 식각대상막을 이용한 다마신 공정과 화학기상증착(CVD) 방법을 이용한 보이드를 형성하여 금속 라인 간의 필(Fill) 공정을 수행함으로써 일정한 높이의 비트 라인을 확보할 수 있고, 이로 인한 저항의 균일성을 향상시킬 수 있다. 그리고 보이드 필을 통하여 낮은 비트 라인의 정전용량을 확보하여 비트 라인 간의 간섭을 최소화할 수 있고 비트 라인의 면적을 증가시켜 저항을 낮출 수 있다. The present invention provides a fill process between metal lines by forming a void using a damascene process using an etching target film and a chemical vapor deposition (CVD) method in forming a bit line of a flash memory. By doing so, it is possible to ensure a bit line of a constant height, thereby improving the uniformity of the resistance. The void fill can ensure low bit line capacitance to minimize interference between bit lines and increase the area of the bit line to lower the resistance.

그리고 개구부를 매립하기 위한 물질은 유전 상수가 낮은 유전 물질을 이용하여 비트 라인의 정전용량을 낮추어 비트 라인 간의 간섭을 최소화할 수 있다. 또한 트렌치 형성시 슬롭을 조절하여 갭필 공정 수행할 때 형성되는 보이드의 크기를 조절하여 원하는 비트 라인의 정전용량을 확보할 수 있다.In addition, a material for filling the opening may use a dielectric material having a low dielectric constant to lower the capacitance of the bit line to minimize interference between the bit lines. In addition, by adjusting the slop during trench formation, the size of the void formed when performing the gap fill process may be adjusted to secure a desired bit line capacitance.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 전극 형성방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.1 to 3 are diagrams for explaining an electrode forming method of a semiconductor device according to the present invention.

Claims (9)

하부 구조가 형성된 반도체 기판 상에 배열된 복수개의 비트라인들;A plurality of bit lines arranged on the semiconductor substrate on which the substructure is formed; 상기 비트 라인 사이를 매립하여 절연시키는 층간절연막; 및An interlayer insulating film that fills and insulates the bit lines; And 상기 비트 라인 사이의 층간절연막에 형성된 보이드를 포함하는 반도체 소자.And a void formed in the interlayer insulating film between the bit lines. 상기 비트 라인의 측면 및 하부를 감싸는 장벽층을 더 포함하는 반도체 소자.The semiconductor device further comprises a barrier layer surrounding the side and bottom of the bit line. 반도체기판 상에 형성된 제1 절연막 상부에 희생막을 형성하는 단계;Forming a sacrificial film on the first insulating film formed on the semiconductor substrate; 상기 희생막 및 제1 절연막을 패터닝하여 비트 라인이 형성될 영역에 개구부를 형성하는 단계;Patterning the sacrificial layer and the first insulating layer to form openings in regions where bit lines are to be formed; 상기 개구부를 비트 라인용 도전막으로 채우는 단계;Filling the openings with a conductive film for bit lines; 상기 희생막을 제거하는 단계; 및Removing the sacrificial layer; And 상기 도전막 사이를 채우도록 제2 절연막을 형성하되, 상기 도전막 사이에 보이드가 형성되도록 하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.Forming a second insulating film so as to fill the conductive film, wherein a void is formed between the conductive film; 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 희생막은 비정질 탄소막 또는 SOD막으로, 500Å 내지 1500Å의 두께로 형성하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.The sacrificial film is an amorphous carbon film or SOD film, the bit line forming method of a semiconductor device to form a thickness of 500 ~ 1500Å. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 비트 라인이 형성될 영역에 개구부를 형성하는 단계는, Forming an opening in a region where the bit line is to be formed, 상기 절연막을 식각정지막으로 이용하여 2단계 공정으로 식각을 수행하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.And forming an etching stop film using the insulating layer as an etch stop layer. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 개구부의 슬롭은 80˚ 내지 90˚으로 형성하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.And a slop of the opening is 80 ° to 90 °. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 개구부를 도전막으로 채우는 단계 전에,Before the step of filling the opening with a conductive film, 상기 개구부 내벽에 장벽층을 형성하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.And forming a barrier layer on the inner wall of the opening. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 도전막은 텅스텐(W) 또는 알루미늄(Al)으로 형성하고, 상기 장벽층은 Ti, Ti/TiN, Ti/TiN/Ti, Ta/TaN, Ta/TaN/Ta, Ti/TiSiN, Ti/TiSiN/Ti로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 형성하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.The conductive film is formed of tungsten (W) or aluminum (Al), and the barrier layer is Ti, Ti / TiN, Ti / TiN / Ti, Ta / TaN, Ta / TaN / Ta, Ti / TiSiN, Ti / TiSiN / A method of forming a bit line in a semiconductor device, which is formed of any one group consisting of Ti. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 도전막은 구리로 형성하고 상기 장벽층은 Ta/TaN, Ta/TaN/Ta, Ru로 이루어진 그룹 중에서 어느 하나로 형성하는 반도체 소자의 비트 라인 형성방법.And wherein the conductive layer is formed of copper and the barrier layer is formed of any one of Ta / TaN, Ta / TaN / Ta, and Ru.
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